JP6492931B2 - 出力電圧測定システム - Google Patents

Description

本発明は、オートゼロアンプと、該オートゼロアンプの出力電圧を測定する電圧測定部と、これらに接続した制御回路部とを備える出力電圧測定システムに関する。

従来から、オートゼロアンプと、該オートゼロアンプの出力電圧を測定する電圧測定部と、これらに接続した制御回路部とを備える出力電圧測定システムが知られている（下記特許文献１参照）。上記オートゼロアンプは、例えばセンサに接続している。上記出力電圧測定システムは、上記オートゼロアンプを使って、センサ等の出力を正確に測定するために用いられる。

オートゼロアンプは、メインオペアンプと、該メインオペアンプに接続したオフセット調整回路とを備える。オートゼロアンプは、上記オフセット調整回路を動作させると、メインオペアンプから、該メインオペアンプの入力オフセット電圧を除去した出力電圧が発生するよう構成されている。これにより、メインオペアンプの入力オフセット電圧を含まない、正確な出力電圧の値を、上記電圧測定部によって測定できるようにしてある。

オフセット調整回路は、後述するサブオペアンプと、スイッチと、コンデンサと、これらを接続する配線とを備える。オフセット調整回路を動作させる際には、上記スイッチをオンオフさせる。

特開２０１３−２３６１７３号公報

しかしながら、上記出力電圧測定システムは、メインオペアンプの出力電圧を、充分正確に測定できない可能性があった。すなわち、オフセット調整回路内の配線等には、インダクタンスや浮遊容量が寄生している。そのため、オフセット調整回路内の上記スイッチをオンオフ動作させると、インダクタンスや浮遊容量が原因となってノイズが発生し、このノイズが、メインオペアンプの出力電圧に混入してしまうことがある。したがって、メインオペアンプの出力電圧を充分正確に測定できない可能性がある。

本発明は、かかる背景に鑑みてなされたもので、メインオペアンプの出力電圧をより正確に測定できる出力電圧測定システムを提供しようとするものである。

本発明の一態様は、メインオペアンプと、該メインオペアンプに接続したオフセット調整回路とを有し、該オフセット調整回路が動作したときに、上記メインオペアンプから、該メインオペアンプの入力オフセット電圧を除去した出力電圧が発生するよう構成されたオートゼロアンプと、
上記出力電圧を測定する電圧測定部と、
上記オートゼロアンプ及び上記電圧測定部に接続した制御回路部とを備え、
該制御回路部は、上記オフセット調整回路を動作させるオートゼロモードと、上記オフセット調整回路を動作させない非オートゼロモードとを切り替え制御し、
上記制御回路部は、上記オートゼロモードから上記非オートゼロモードに切り替える前後で、上記出力電圧をそれぞれ測定し、上記非オートゼロモードにおける上記出力電圧の測定値から上記オートゼロモードにおける上記出力電圧の測定値を減算することにより、上記入力オフセット電圧を算出し、その後、上記非オートゼロモードにおいて、上記出力電圧の測定を行い、上記入力オフセット電圧の算出値を用いて、上記出力電圧の測定値を補正するよう構成されていることを特徴とする出力電圧測定システムにある。

上記制御回路部は、オートゼロモードから非オートゼロモードに切り替える前後で、出力電圧をそれぞれ測定するよう構成されている。そして、非オートゼロモードにおける出力電圧の測定値から、オートゼロモードにおける出力電圧の測定値を減算することにより、入力オフセット電圧を算出し、その後、非オートゼロモードにおいて、出力電圧の測定を行い、入力オフセット電圧の算出値を用いて、上記出力電圧の測定値を補正するよう構成されている。
そのため、メインオペアンプの出力電圧を、より正確に測定することができる。すなわち、非オートゼロモードにおける出力電圧には入力オフセット電圧が含まれ、オートゼロモードにおける出力電圧には入力オフセット電圧が含まれていない。したがって、非オートゼロモードにおける出力電圧から、オートゼロモードにおける出力電圧を減算することにより、入力オフセット電圧の値を算出することができる。そして、非オートゼロモードにおいて、出力電圧を測定し、その測定値から入力オフセット電圧の算出値を減算することにより、入力オフセット電圧の影響を受けない、出力電圧の値を得ることができる。
また、非オートゼロモードでは、オフセット調整回路が動作していないため、ノイズが発生しない。そのため、得られた出力電圧の値は、ノイズの影響も受けない。
このように、上記構成を採用することにより、入力オフセット電圧とノイズとのいずれの影響も受けない、正確な、メインオペアンプの出力電圧の値を得ることができる。

以上のごとく、本発明によれば、メインオペアンプの出力電圧をより正確に測定できる出力電圧測定システムを提供することができる。

実施例１における、オートゼロモードの第１状態での、出力電圧測定システムの回路図。 実施例１における、オートゼロモードの第２状態での、出力電圧測定システムの回路図。 実施例１における、非オートゼロモードでの、出力電圧測定システムの回路図。 実施例１における、出力電圧測定システムのフローチャート。 実施例１における、オートゼロモードと非オートゼロモードとのタイミング図。 実施例２にける、オートゼロモードと非オートゼロモードとのタイミング図。 実施例３における、起動前オートゼロモードの第１状態での、出力電圧測定システムの回路図。 実施例３における、起動前オートゼロモードの第２状態での、出力電圧測定システムの回路図。 実施例３における、補助回路部５の回路図。 実施例３における、回路電源と、第１出力端子と、第２出力端子と、制御回路部とのタイミング図。 実施例３における、出力電圧測定システムのフローチャート。

上記メインオペアンプは、センサの出力電流を電圧に変換するための、電流電圧変換回路に用いることができる。センサは、例えば、車載用のガスセンサやＰＭセンサとすることができる。

（実施例１）
上記出力電圧測定システムに係る実施例について、図１〜図５を用いて説明する。図１に示すごとく、本例の出力電圧測定システムは、オートゼロアンプ２と、電圧測定部３と、制御回路部４とを備える。
オートゼロアンプ２は、メインオペアンプ２１と、該メインオペアンプ２１に接続したオフセット調整回路２２とを有する。オートゼロアンプ２は、オフセット調整回路２２が動作したときに、メインオペアンプ２１から、該メインオペアンプ２１の入力オフセット電圧ΔＶｍを除去した出力電圧Ｖｏが発生するよう構成されている。

電圧測定部３は、メインオペアンプ２１の出力電圧Ｖｏを測定する。制御回路部４は、オートゼロアンプ２及び電圧測定部３に接続している。
制御回路部４は、オフセット調整回路２２を動作させるオートゼロモード（図１、図２参照）と、オフセット調整回路２２を動作させない非オートゼロモード（図３参照）とを切り替え制御する。

制御回路部４は、オートゼロモードから非オートゼロモードに切り替える前後で、出力電圧Ｖｏをそれぞれ測定する。そして、非オートゼロモードにおける出力電圧Ｖｏ_ｎの測定値から、オートゼロモードにおける出力電圧Ｖｏ_ａの測定値を減算することにより、入力オフセット電圧ΔＶｍを算出する。制御回路部４は、その後、非オートゼロモードにおいて、出力電圧Ｖｏの測定を行い、入力オフセット電圧ΔＶｍの算出値を用いて、出力電圧Ｖｏの測定値を補正するよう構成されている。

図１に示すごとく、本例のメインオペアンプ２１は、センサ５の出力電流Ｉを電圧に変換するための、電流電圧変換回路２００に用いられる。センサ５は、例えば、車載用のガスセンサやＰＭセンサである。

オフセット調整回路２２は、サブオペアンプ２３と、２個のスイッチ２４（２４ａ，２４ｂ）と、メインコンデンサ２６及びサブコンデンサ２７と、これらを接続する配線２８とを備える。サブオペアンプ２３の反転入力端子２３１は、メインオペアンプ２１の反転入力端子２１１に接続している。また、サブオペアンプ２３の非反転入力端子２３２は、第１スイッチ２４ａに接続している。

サブオペアンプ２３の出力端子２３３は、第２スイッチ２４ｂに接続している。また、サブオペアンプ２３のオフセット調整端子２３４は、サブコンデンサ２７に接続している。メインオペアンプ２１のオフセット調整端子２１４は、メインコンデンサ２６に接続している。

オフセット調整回路２２を動作する際には、図１に示す第１状態と、図２に示す第２状態とを交互に行う。第１状態では、図１に示すごとく、２個のスイッチをそれぞれＡ側に接続する。これにより、サブオペアンプ２３の反転入力端子２３１と非反転入力端子２３２と互いに接続すると共に、出力端子２３３をサブコンデンサ２７に接続する。

このように、反転入力端子２３１と非反転入力端子２３２とを互いに接続すると、出力端子２３３から、サブオペアンプ２３の入力オフセット電圧ΔＶｓが出力される。このとき、サブコンデンサ２７に電荷Ｑｓが蓄えられ、サブコンデンサ２７の電圧は、入力オフセット電圧ΔＶｓに保持される。この入力オフセット電圧ΔＶｓが、サブオペアンプ２３のオフセット調整端子２３４に加わる。

次に、図２に示すごとく、２個のスイッチをそれぞれＢ側に切り替える。このようにすると、２個のオペアンプ２１，２３の反転入力端子２１１，２３１が互いに接続されると共に、非反転入力端子２１２，２３２が互いに接続される。また、サブオペアンプ２３の出力端子２３３が、メインコンデンサ２６に接続する。

第２スイッチ２４ｂを切り替えた後も、サブコンデンサ２７には電荷Ｑｓが残っているため、サブオペアンプ２３のオフセット調整端子２３４には、サブコンデンサ２７の電圧、すなわちオフセット電圧ΔＶｓが加わる。そのため、サブオペアンプ２３の出力電圧から、サブオペアンプ２３のオフセット電圧ΔＶｓが除去される。また、この状態では、メインオペアンプ２１の入力オフセット電圧ΔＶｍが、サブオペアンプ２３の入力端子２３１，２３２間に加わる。そのため、サブオペアンプ２３の出力端子２３３からは、メインオペアンプ２１の入力オフセット電圧ΔＶｍが出力される。

この入力オフセット電圧ΔＶｍは、メインコンデンサ２６に加わる。そのため、メインコンデンサ２６に電荷Ｑｍが蓄えられ、メインコンデンサ２６の電圧は、入力オフセット電圧ΔＶｍと等しくなる。また、入力オフセット電圧ΔＶｍが、メインコンデンサ２１のオフセット調整端子２１４に加わるため、メインコンデンサ２１の出力電圧Ｖｏから、入力オフセット電圧ΔＶｍが除去される。

その後、図１に示すごとく、スイッチ２４ａ，２４ｂを再び切り替え、第１状態に戻す。第２スイッチ２４ｂを切り替えても、メインコンデンサ２６には暫く電荷Ｑｍが蓄えられている。そのため、第１状態においても、メインコンデンサ２１の出力電圧Ｖｏから、入力オフセット電圧ΔＶｍが除去される。この状態で、上述したように、サブオペアンプ２３の入力オフセット電圧ΔＶｓをサブコンデンサ２７に保持させる。

以上説明したように、オートゼロアンプ２は、２個のスイッチ２４ａ，２４ｂをオンオフ動作させることにより、メインオペアンプ２１のオフセット調整端子２１４に、常に入力オフセット電圧ΔＶｍが加わるように構成されている。これにより、メインオペアンプ２１の出力電圧Ｖｏから入力オフセット電圧ΔＶｍを除去している。入力オフセット電圧ΔＶｍは、温度等の影響を受けて変化するが、上記オートゼロアンプ２は、温度等によって入力オフセット電圧ΔＶｍが変化しても、その変化後の値を常に、出力電圧Ｖｏから除去することができる。

一方、オフセット調整回路２２は、上述したように、配線２８を備える。この配線２８にインダクタンスや浮遊容量が寄生しているため、スイッチ２４ａ，２４ｂをオンオフ動作させると、上記インダクタンスや浮遊容量が原因となってノイズが発生する。このノイズがメインオペアンプ２１の出力電圧Ｖｏに混入する可能性がある。

そのため本例では、オフセット調整回路２２を動作させた後、オフセット調整回路２２の動作を停止させ、ノイズが発生しない状態で、入力オフセット電圧ΔＶｍを除去した出力電圧Ｖｏ’を算出するようにしている。この算出を行うには、まず、オートゼロモードから非オートゼロモードに切り替える。非オートゼロモードでは、図３に示すごとく、２個のスイッチを両方ともＡ側に接続し、暫く待機する。

このようにすると、メインコンデンサ２６の電荷が消滅する。そのため、メインオペアンプ２１のオフセット調整端子２１４に入力オフセット電圧ΔＶｍが加わらなくなる。したがって、メインオペアンプ２１の出力電圧Ｖｏに入力オフセット電圧ΔＶｍが含まれることになる。つまり、オートゼロモードでは、出力電圧Ｖｏに入力オフセット電圧ΔＶｍが含まれておらず、非オートゼロモードでは、出力電圧Ｖｏに入力オフセット電圧ΔＶｍが含まれている。そのため、非オートゼロモードにおける出力電圧Ｖｏ_ｎから、オートゼロモードにおける出力電圧Ｖｏ_ａを減算することにより、入力オフセット電圧ΔＶｍを算出することができる。このように入力オフセット電圧ΔＶｍを算出すれば、この後は、出力電圧Ｖｏを測定し、制御回路部４において、測定した出力電圧Ｖｏから入力オフセット電圧ΔＶｍを減算することにより、入力オフセット電圧ΔＶｍを含まない出力電圧Ｖｏ’の値を得ることができる。なお、入力オフセット電圧ΔＶｍは温度等により変化するため、定期的に算出する必要がある。

図５に示すごとく、本例では、オートゼロモードを短時間行った後、非オートゼロモードを長時間行っている。つまり、ノイズが発生するオートゼロモードよりも、ノイズが発生せず、正確な出力電圧Ｖｏ’を測定できる非オートゼロモードの方が、長時間行われるようにしている。オートゼロモードと非オートゼロモードとを合わせた合計の時間は、例えば、数１００ｍｓ〜数ｓ程度にすることができる。また、オートゼロモードは、例えば、数１００μｓ〜数ｍｓ程度にすることができる。

次に、メインオペアンプ２１の出力電圧Ｖｏ’を用いて、センサ５の出力電流Ｉを測定する方法について説明する。上述したように、本例では、メインオペアンプ２１を用いて、電流電圧変換回路２００を形成している。図１に示すごとく、電流電圧変換回路２００は、メインオペアンプ２１と、抵抗２０１とからなる。メインオペアンプ２１の反転入力端子２１１は、センサ５に接続している。また、メインオペアンプ２１の非反転入力端子２２は、定電圧源１０に接続している。反転入力端子２１１と出力端子２１３との間に、上記抵抗２０１が接続している。

非反転入力端子２１２は、上述したように定電圧源１０に接続しているため、非反転入力端子２１２の電圧（以下、非反転入力端子Ｖｒとも記す）は、定電圧源１０の電圧Ｖｒと等しい。また、オペアンプの特性であるバーチャルショートにより、反転入力端子２１１の電圧（以下、反転入力端子電圧Ｖｒ’とも記す）は、非反転入力端子電圧Ｖｒと略等しくなる。反転入力端子２１１と非反転入力端子２１２との間には、入力オフセット電圧ΔＶｍが発生している。したがって、反転入力端子電圧Ｖｒ’と非反転入力端子電圧Ｖｒとの間には、以下の関係がある。
Ｖｒ’＝Ｖｒ＋ΔＶｍ

センサ５の出力電流Ｉは、メインオペアンプ２１の反転入力端子２１１には流れ込まず、抵抗２０１を流れる。そのため、抵抗２０１においてＲＩだけ電圧が降下する。したがって、メインオペアンプ２１の出力電圧Ｖｏは、以下の式により表すことができる。
Ｖｏ＝Ｖｒ’−ＲＩ
この式を変形すると、出力電流Ｉは、下記式（１）によって表されることが分かる。
Ｉ＝（Ｖｒ’−Ｖｏ）／Ｒ
＝（Ｖｒ＋ΔＶｍ−Ｖｏ）／Ｒ ・・・（１）
＝（Ｖｒ−（Ｖｏ−ΔＶｍ））／Ｒ
＝（Ｖｒ−Ｖｏ’）／Ｒ ・・・（２）

オートゼロモードでは、上記式（１）の入力オフセット電圧ΔＶｍは０Ｖとみなすことができる。しかしながら、オートゼロモードでは、オフセット調整回路２２からノイズが発生し、このノイズが出力電圧Ｖｏに混入するおそれがある。特に、センサ５の出力電Ｉを測定するための電流電圧変換回路２００では、僅かなノイズの影響も無視できない。そのため本例では、上述したように、非オートゼロモードにし、ノイズが発生しない状態で、正確な出力電圧Ｖｏ’（＝Ｖｏ−ΔＶｍ）を算出している。そして、この出力電圧Ｖｏ’を上記式（２）に代入することにより、センサ５の出力電流Ｉを算出している。

次に、制御回路部４の構造について説明する。図１に示すごとく、本例の電圧測定システム１は、マイコン４０を備える。このマイコン４０内のＣＰＵ４１、ＲＯＭ４２、ＲＡＭ４３によって、制御回路部４が構成されている。また、マイコン４０には、Ａ／Ｄコンバータ３９が形成されている。このＡ／Ｄコンバータ３９が、本例の電圧測定部３になっている。ＲＯＭ４２にはプログラムが記憶されており、ＣＰＵ４１がこのプログラムを読み出して実行する。これにより、スイッチ２４ａ，２４ｂのオンオフ制御を行ったり、入力オフセット電圧ΔＶｍを算出したりする等の動作を行うよう構成されている。また、ＲＡＭ４３は、入力オフセット電圧ΔＶｍの算出値等を一時的に記憶するために用いられる。

次に、制御回路部４の動作について説明する。制御回路部４は図４に示すごとく、まず、ステップＳ１を行う。ここでは、オートゼロアンプ２をオートゼロモードにし、出力電圧Ｖｏ_ａを測定する（図１、図２参照）。そして、この出力電圧Ｖｏ_ａの値を記憶する。その後、ステップＳ２に移り、非オートゼロモードに切り替える（図３参照）。

次いで、ステップＳ３に移り、所定時間経過したか否かを判断する。所定時間経過すると、メインコンデンサ２６に蓄えられていた電荷Ｑｍが消滅し、オフセット調整端子２１４に入力オフセット電圧ΔＶｍが加わらなくなる。そのため、メインオペアンプ２１の出力電圧Ｖｏに入力オフセット電圧ΔＶｍが含まれることになる。

ステップＳ３においてＹｅｓ、すなわち所定時間経過したと判断した場合は、ステップＳ４に移る。ここでは、非オートゼロモードにした状態で、メインオペアンプの出力電圧Ｖｏ_ｎを測定する。その後、ステップＳ５に移る。ここでは、下記式を用いて入力オフセット電圧ΔＶｍを算出し、記憶する。
ΔＶｍ＝Ｖｏ_ｎ−Ｖｏ_ａ

その後、ステップＳ６に移る。ここでは、電圧測定部３を用いて、出力電圧Ｖｏを測定する。そして、下記式を用いて、出力電圧Ｖｏを補正する。
Ｖｏ’＝Ｖｏ−ΔＶｍ

次いで、ステップＳ７に移る。ここでは、上記式（２）を用いて、センサ５の出力電流Ｉを算出する。その後、ステップＳ８に移り、所定時間経過したか否かを判断する。ここでＮｏと判断された場合は、ステップＳ６に戻る。また、ステップＳ８でＹｅｓと判断された場合は、ステップＳ１に戻る。

本例の作用効果について説明する。本例では、図４に示すごとく、オートゼロモードから非オートゼロモードに切り替える前後で、出力電圧Ｖｏをそれぞれ測定する（ステップＳ１，Ｓ４）。そして、非オートゼロモードにおける出力電圧Ｖｏ_ｎの測定値から、オートゼロモードにおける出力電圧Ｖｏ_ａの測定値を減算することにより、入力オフセット電圧ΔＶｍを算出し、その後、非オートゼロモードにおいて、出力電圧Ｖｏの測定を行い、入力オフセット電圧ΔＶｍの算出値を用いて、出力電圧Ｖｏの測定値を補正している（ステップＳ５，Ｓ６）。
そのため、メインオペアンプの出力電圧を、より正確に測定することができる。すなわち、上述のようにすれば、出力電圧Ｖｏの測定値から入力オフセット電圧ΔＶｍを減算しているため、入力オフセット電圧ΔＶｍの影響を受けない出力電圧Ｖｏ’の値を得ることができる。また、非オートゼロモードでは、オフセット調整回路２が動作していないため、ノイズが発生しない。そのため、得られた出力電圧Ｖｏ’の値は、ノイズの影響も受けない。
このように、本例の構成を採用することにより、入力オフセット電圧ΔＶｍとノイズとのいずれの影響も受けない、正確な、出力電圧Ｖｏ’の値を得ることができる。

また、本例のメインオペアンプ２１は、センサ５に接続している。センサ５は、車載用のガスセンサ又はＰＭセンサである。メインオペアンプ２１により、上記ガスセンサ又はＰＭセンサの出力電流Ｉを電圧に変換する電流電圧変換回路２００が構成されている。
この場合には、本例の効果を特に得やすい。つまり、車載用のガスセンサ又はＰＭセンサは、出力電流が微少である。そのため、これらのセンサの出力電流を正確に測定するためには、この出力電流を電圧に変換した値（出力電圧Ｖｏ）を、正確に測定する必要がある。例えば、センサ５としてＮＯｘセンサを用いる場合、ＮＯｘ濃度が代表的な値である１００ｐｐｍのとき、出力電流Ｉは約３００ｎＡである。抵抗２０１（図１参照）を５０ｋΩにすると、メインオペアンプ２１の出力電圧Ｖｏは約１５ｍＶになる。そのため、出力電圧Ｖｏに１ｍＶの測定誤差（６．７ｐｐｍに相当）が含まれることも許容できない。しかしながら、本例の構成を採用すれば、出力電圧Ｖｏが入力オフセット電圧ΔＶｍやノイズの影響を受けにくくなるため、出力電圧Ｖｏを正確に測定できる。例えば、出力電圧Ｖｏに含まれる誤差を１ｍＶ以上、低減できる。したがって、出力電流Ｉを正確に測定でき、ＮＯｘの検出精度を高めることができる。

また、本例では、図５に示すごとく、非オートゼロモードの方が、オートゼロモードよりも長時間行われる。
そのため、正確な出力電圧Ｖｏ’の値を、長時間にわたって、取得することができる。

以上のごとく、本例によれば、メインオペアンプの出力電圧をより正確に測定できる出力電圧測定システムを提供することができる。

なお、本例では図４に示すごとく、オートゼロモードでは、センサ５の出力電流Ｉを測定していないが、本発明はこれに限るものではなく、オートゼロモードにおいても、センサ５の出力電流Ｉを測定してもよい。オートゼロモードでは、オフセット調整回路２２のノイズが混入するものの、出力電圧Ｖｏに、入力オフセット電圧ΔＶｍが含まれない。この出力電圧Ｖｏを用いて、下記式から、出力電流Ｉを測定することができる。
Ｉ＝（Ｖｒ−Ｖｏ）／Ｒ

（実施例２）
本例は、入力オフセット電圧ΔＶｍの算出方法を変更した例である。図６に示すごとく、本例では、オートゼロモードから非オートゼロモードへの切り替えを複数回、行う。そして、各切り替え動作において、入力オフセット電圧ΔＶｍを算出する。すなわち、非オートゼロモードにおける出力電圧Ｖｏ_ｎから、オートゼロモードにおける出力電圧Ｖｏ_ａを減算し、入力オフセット電圧ΔＶｍを算出する。これを３回行い、その平均値ΔＶｍ’を算出する。そして、非オートゼロモードにおいて、下記式を用いて、出力電圧Ｖｏを補正する。
Ｖｏ’＝Ｖｏ−ΔＶｍ’

本例の作用効果について説明する。本例では、入力オフセット電圧ΔＶｍを複数回算出し、その平均値ΔＶｍ’を用いている。そのため、入力オフセット電圧を、より正確に算出することができ、出力電圧Ｖｏをより正確に補正することができる。
その他、実施例１と同様の構成および作用効果を備える。

なお、本例では、入力オフセット電圧ΔＶｍの測定を３回行って、その平均値ΔＶｍ’を算出したが、本発明はこれに限るものではない。すなわち、２回行ってもよく、４回以上行ってもよい。

（実施例３）
本例は、出力電圧測定システム１の回路構成を変更したである。本例の出力電圧測定システム１は、図７、図８に示すごとく、補助回路部５を備える。補助回路部５は、出力電圧測定システム１への電源投入後、制御回路部４４の起動前において、オフセット調整回路２２を動作させる起動前オートゼロモード（図１０参照）と、オフセット調整回路２２を動作させない起動前非オートゼロモードとを行う。

また、本例の出力電圧測定システム１は、補助電圧測定部６１と、起動前記憶部６２とを備える。補助電圧測定部６１は、起動前オートゼロモードから起動前非オートゼロモードへ切り替わる前後で、メインオペアンプ２１の出力電圧Ｖｏを測定する。
起動前記憶部６２は、起動前オートゼロモードにおける出力電圧Ｖｏ_ａ’の測定値と、起動前非オートゼロモードにおける出力電圧Ｖｏ_ｎ’の測定値とを記憶する。

制御回路部４は、起動後、起動前記憶部６２に記憶した出力電圧Ｖｏ_ａ’，Ｖｏ_ｎ’の測定値を用いて、入力オフセット電圧ΔＶｍを算出する。そして、非オートゼロモードにして出力電圧Ｖｏを測定し、入力オフセット電圧ΔＶｍの算出値を用いて、出力電圧Ｖｏの測定値を補正する。

補助回路部５は、図９に示すごとく、インバータ５３、遅延回路５４、抵抗ｒ１〜ｒ４、コンデンサＣ１、トランジスタ５５を備える。インバータ５３の出力部５０に、第１出力端子５１と第２出力端子５２とが接続している。出力部５０と第２出力端子５２との間に、遅延回路５４が設けられている。第１出力端子５１がＨでかつ第２出力端子５２がＬのときは、スイッチ２４ａ，２４ｂがＡ側にオンになる（図７参照）。また、第１出力端子５１がＬでかつ第２出力端子がＨのときは、スイッチ２４がＢ側にオンになる（図８参照）。

図１０に示すごとく、出力電圧測定システム１の回路電源をオンにすると、第１出力端子５１がＨになり、第２出力端子５２がＬになる。そのため、スイッチ２４ａ，２４ｂがＡ側に接続する（図７参照）。その後、第１出力端子５１がＬになり、第２出力端子５２がＨになる。そのため、スイッチ２４ａ，２４ｂがＢ側に接続する（図８参照）。このように、スイッチ２４が切り替わるため、上記起動前オートゼロモードになる。この後、２つの出力端子５１，５２は両方ともＬになる。そのため、スイッチ２４がオンオフしなくなり、上記起動前非オートゼロモードになる。その後、制御回路部４が起動する。

次に、本例のフローチャートの説明をする。図１１に示すごとく、回路電源をオンにする（ステップＳ１１）と、上述したように、スイッチ２４がＡ側に接続し（ステップＳ１２）、その後、スイッチ２４がＢ側に接続する（ステップＳ１３）。そのため、上記起動前オートゼロモードになり、メインオペアンプ２１から、入力オフセット電圧ΔＶｍを除去した出力電圧Ｖｏ_ａ’が発生する。ステップＳ１３の後、ステップＳ１４を行う。ここでは、補助電圧測定部６１を用いて、起動前オートゼロモードにおける出力電圧Ｖｏ_ａ’を測定する。そして、その測定値を、起動前記憶部６２に記憶する（ステップＳ１４）。

その後、上述したように、２つの出力端子５１，５２が両方ともＬになり、上記起動前非オートゼロモードになる（ステップＳ１５）。そのため、メインオペアンプ２１から、入力オフセット電圧ΔＶｍを含む出力電圧Ｖｏ_ｎ’が発生する。ステップＳ１５の後、ステップＳ１６に移り、補助電圧測定部６１を用いて、起動前非オートゼロモードにおける出力電圧Ｖｏ_ｎ’を測定する。そして、その測定値を、起動前記憶部６２に記憶する（ステップＳ１６）。

ステップＳ１６の後、制御回路部４が起動する（ステップＳ１７）。制御回路部４は、その後、起動前記憶部６２に記憶した出力電圧Ｖｏ_ａ’，Ｖｏ_ｎ’の測定値を読み出し、下記式を用いて、入力オフセット電圧ΔＶｍを算出する（ステップＳ１８）。
ΔＶｍ＝Ｖｏ_ｎ’−Ｖｏ_ａ’

ステップＳ１８を行った後、実施例１のステップＳ６（図４参照）に移る。ここでは、非オートゼロモードにし、出力電圧Ｖｏを測定する。そして、入力オフセット電圧ΔＶｍの算出値を用いて、出力電圧Ｖｏの測定値を補正する。その後、実施例１と同様に、ステップＳ７以下の処理を行う。

本例の作用効果について説明する。本例の構成を採用すると、制御回路部４が起動する前に、メインオペアンプ２１の出力電圧Ｖｏ_ａ’，Ｖｏ_ｎ’を測定できる。そのため、制御回路部４が起動した直後に、入力オフセット電圧ΔＶｍを算出できる。したがって、回路電源を投入した後、制御回路部４が立ち上がる前までの時間を有効に利用できる。
その他、実施例１と同様の構成および作用効果を備える。

１ 出力電圧測定システム
２ オートゼロアンプ
２１ メインオペアンプ
２２ オフセット調整回路
３ 電圧測定部
４ 制御回路部
Ｖｏ 出力電圧
Ｖｏ_ａ オートゼロモードにおける出力電圧
Ｖｏ_ｎ 非オートゼロモードにおける出力電圧
ΔＶｍ 入力オフセット電圧

Claims (5)

1. メインオペアンプ（２１）と、該メインオペアンプ（２１）に接続したオフセット調整回路（２２）とを有し、該オフセット調整回路（２２）が動作したときに、上記メインオペアンプ（２１）から、該メインオペアンプ（２１）の入力オフセット電圧（ΔＶｍ）を除去した出力電圧（Ｖｏ）が発生するよう構成されたオートゼロアンプ（２）と、
   上記出力電圧（Ｖｏ）を測定する電圧測定部（３）と、
   上記オートゼロアンプ（２）及び上記電圧測定部（３）に接続した制御回路部（４）とを備え、
   該制御回路部（４）は、上記オフセット調整回路（２２）を動作させるオートゼロモードと、上記オフセット調整回路（２２）を動作させない非オートゼロモードとを切り替え制御し、
   上記制御回路部（４）は、上記オートゼロモードから上記非オートゼロモードに切り替える前後で、上記出力電圧（Ｖｏ）をそれぞれ測定し、上記非オートゼロモードにおける上記出力電圧（Ｖｏ_ｎ）の測定値から上記オートゼロモードにおける上記出力電圧（Ｖｏ_ａ）の測定値を減算することにより、上記入力オフセット電圧（ΔＶｍ）を算出し、その後、上記非オートゼロモードにおいて、上記出力電圧（Ｖｏ）の測定を行い、上記入力オフセット電圧（ΔＶｍ）の算出値を用いて、上記出力電圧（Ｖｏ）の測定値を補正するよう構成されていることを特徴とする出力電圧測定システム（１）。
2. 上記制御回路部（４）は、上記非オートゼロモードの方が、上記オートゼロモードよりも長時間行われるように制御するよう構成されていることを特徴とする請求項１に記載の出力電圧測定システム（１）。
3. 上記制御回路部（４）は、上記入力オフセット電圧（ΔＶｍ）の算出を複数回行い、算出された複数の上記入力オフセット電圧（ΔＶｍ）の平均値（ΔＶｍ’）を用いて、上記出力電圧（Ｖｏ）の測定値を補正するよう構成されていることを特徴とする請求項１に記載の出力電圧測定システム（１）。
4. 上記出力電圧測定システム（１）への電源投入後、上記制御回路部（４）の起動前において、上記オフセット調整回路（２２）を動作させる起動前オートゼロモードと、上記オフセット調整回路（２２）を動作させない起動前非オートゼロモードとを行う補助回路部（５）と、
   上記起動前オートゼロモードから上記起動前非オートゼロモードへ切り替わる前後で上記出力電圧（Ｖｏ）を測定する補助電圧測定部（６１）と、
   上記起動前オートゼロモードにおける上記出力電圧（Ｖｏ_ａ’）の測定値と、上記起動前非オートゼロモードにおける上記出力電圧（Ｖｏ_ｎ’）の測定値とを記憶する起動前記憶部（６２）とを備え、
   上記制御回路部（４）は、起動後、上記起動前記憶部（６２）に記憶した上記出力電圧（Ｖｏ_ａ’，Ｖｏ_ｎ’）の測定値を用いて、上記入力オフセット電圧（ΔＶｍ）を算出すると共に、上記非オートゼロモードにして上記出力電圧（Ｖｏ）を測定し、上記入力オフセット電圧（ΔＶｍ）の算出値を用いて、上記出力電圧（Ｖｏ）の測定値を補正するよう構成されていることを特徴とする請求項１〜請求項３のいずれか一項に記載の出力電圧測定システム（１）。
5. 上記メインオペアンプ（２１）は、車載用のガスセンサ又はＰＭセンサに接続しており、上記メインオペアンプ（２１）により、上記ガスセンサ又は上記ＰＭセンサの出力電流（Ｉ）を電圧に変換する電流電圧変換回路（２００）が構成されていることを特徴とする請求項１〜請求項４のいずれか一項に記載の出力電圧測定システム（１）。

Images